Historia de los Elementos
Los Primeros Científicos y los Elementos: El inglés Robert Boyle se destaca por su definición de elemento. Para Boyle, los elementos debían definirse como las sustancias básicas de las que estaba constituida toda la materia. Esto significaba que un elemento no podía descomponerse en sustancias más simples. Posteriormente, los químicos encontraron semejanzas entre las propiedades físicas y químicas de algunas sustancias simples. Esto los llevó a plantearse la posibilidad de una clasificación de los elementos que tuviera en cuenta estos datos.
Relación entre Elementos y Sustancias Simples
La definición de elemento como sustancia simple se remonta a Boyle y es la misma que ofrece Antoine de Lavoisier. Esta definición hace referencia a que un elemento químico es una sustancia más sencilla. Queda claro que aquí, elemento y sustancia simple se toman como sinónimos. En el siglo XIX, John Dalton definió al elemento como lo que tienen en común una sustancia simple, sus variedades alotrópicas y todas aquellas sustancias compuestas que, por descomposición, pueden originar dicha sustancia simple. Se llega entonces a una separación total entre los términos «elemento» y «sustancia». Así, el concepto elemento pasa a ser una entidad teórica con la cual se nombra al conjunto de todos los átomos con el mismo número de protones. A partir de 1923, la IUPAC define al elemento como un conjunto microscópico de átomos del mismo Z, sin interacción.
Desarrollo de la Tabla Periódica
El Largo Camino de la Tabla Periódica
Los químicos del siglo XIX creían que debía existir una estrecha relación entre los pesos atómicos de los elementos y las semejanzas y diferencias entre sus propiedades. Estas observaciones los llevaron a proponer distintas maneras de agruparlos en función de estas.
Mendeleiev y la Organización de los Elementos
En el año 1869, Mendeleiev, con el mismo criterio utilizado por Newlands, ordenó los elementos conocidos según su peso atómico creciente, de manera que aquellos de propiedades similares quedaban en una misma columna de la tabla. Mendeleiev ubicó los elementos conocidos en orden creciente de sus pesos atómicos, desde el hidrógeno hasta el uranio. Los colocó de manera tal de asegurar que los que tuvieran propiedades similares quedaran en la misma columna. Esta forma de clasificar los elementos es la base de la actual tabla periódica. Mendeleiev continuó ordenando los elementos conocidos y observó que algunos no quedaban ubicados en la tabla con los de su familia. Entonces, dejó lugares vacíos para que los elementos quedaran ubicados correctamente según sus propiedades.
Propiedades Periódicas
Estas propiedades, que varían en forma periódica a lo largo de la tabla, son llamadas propiedades periódicas.
Radio Atómico
Es la distancia desde el centro del núcleo hasta la zona correspondiente al nivel energético más extremo; es posible estimar su tamaño. Por difracción de rayos X se puede ver la zona ocupada por el núcleo de un átomo como una mancha de mayor densidad, pero no se puede establecer el límite externo del átomo. En cada grupo, el radio atómico aumenta de arriba hacia abajo; al descender, los electrones externos se mueven en zonas cada vez más alejadas del núcleo. En cada período, teniendo en cuenta un elemento del grupo 1 o 2 y otro del grupo 16 o 17, se observa que el radio atómico disminuye de izquierda a derecha.
Energía de Ionización
Es la energía necesaria para formar un ion. Para quitar un electrón de un átomo se necesita entregar una cierta cantidad de energía. Esa cantidad de energía no es igual para todos; será menor cuanto menos atraído por el núcleo esté el electrón. Se llama energía de ionización a la energía necesaria que hay que entregar a un átomo aislado de un elemento para arrancarle un electrón en su estado natural. La energía de ionización (EI) disminuye hacia abajo en cada grupo. La EI aumenta de izquierda a derecha dentro de un mismo período, alcanzando el valor máximo en cada gas noble.
Uniones Químicas
La mayoría de los elementos no se encuentran libres en la naturaleza, sino formando parte de diferentes compuestos. Los electrones más externos se denominan electrones de valencia y son los que intervienen en los enlaces químicos.
Regla del Octeto
Los átomos de los distintos elementos se unen entre sí compartiendo o transfiriendo electrones de manera de adquirir la configuración electrónica externa de los átomos del gas noble más próximo en la tabla periódica, para así lograr una mayor estabilidad.
Enlace Iónico
Este tipo de unión se debe a la atracción electrostática de partículas con carga eléctrica (iones) de distinto signo. El enlace iónico se produce entre elementos de baja energía de ionización y elementos de alta EI. Cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividad, mayor será el carácter iónico del enlace.